Energia da Água - Como produzir oxigénio e hidrogénio na Lua

Breve descrição:

Neste conjunto de três actividades, os estudantes aprenderão sobre electroquímica.

Na primeira actividade, irão construir uma pilha voltaica - uma bateria simples. Esta invenção marcou o início da electroquímica.

Os estudantes estudarão então a electrólise. A electrólise utiliza corrente eléctrica para dividir a água nos seus componentes: hidrogénio e oxigénio. Estes produtos podem ser utilizados como propulsores para naves espaciais e/ou para fornecer oxigénio para apoiar uma tripulação.

Na última actividade, os estudantes examinam e utilizam uma célula de combustível.

Assunto: Ciência, Química, Física

Objectivos de Aprendizagem

Compreender como funciona uma bateria.

Realizar uma actividade experimental para confirmar que certas reacções químicas podem criar electricidade.

Realizar uma actividade experimental para confirmar que a electricidade pode fazer com que ocorram certas reacções químicas.

Estudar a electrólise da água e as suas aplicações.

Investigar as células de combustível e as suas aplicações.

Escrever equações equilibradas para reacções químicas REDOX.

Utilizar equipamento adequado para fazer e registar observações.

Faixa etária:

14 - 16 anos de idade

Hora

Preparação: 1 hora
Lição: 2 horas

Recurso disponível em:

Inglês, Dinamarquês, Francês, Alemão, Italiano, Polaco e Espanhol

Actividade 1: Construa a sua própria bateria

Nesta actividade, os estudantes construirão uma pilha voltaica - uma bateria simples - a partir de placas metálicas, pano de prato e vinagre. Uma pilha voltaica utiliza uma reacção química espontânea para criar electricidade.

Equipamento

6 pratos de zinco (por grupo)

6 placas de cobre (por grupo)

1 pano de prato (por grupo)

Tesoura

Vinagre

Lixa

2 elásticos de borracha

Fios com clipes de crocodilo

Multímetro

Pilhas AA (Opcional)

Actividade 2: Electrólise

Nesta actividade, os estudantes construirão um electrolisador: um dispositivo que introduz uma corrente eléctrica num líquido utilizando dois eléctrodos. Utilizarão o dispositivo para a electrólise da água e descobrirão que é possível dividir a água nos seus componentes: oxigénio e hidrogénio.

Equipamento

Recipiente de plástico com tampa (com dois orifícios)

2 tubos de ensaio

2 pinos de empurrar de aço

2 copos

Fio de cobre

Bateria (Opcional: uma célula solar)

400cm³ água destilada + 12g NaOH (3% dissolução)

Água destilada

Luvas

Actividade 3: Célula de combustível

Nesta actividade, os estudantes utilizarão os produtos da electrólise da água (H₂ e O₂) numa célula de combustível. Investigarão como as células de combustível produzem electricidade e calor a partir de uma reacção química. Os estudantes irão considerar as possibilidades e limitações das células de combustível para a exploração da Lua.

Equipamento

Uma célula de combustível

Uma seringa

Água desionizada e destilada

Alimentação eléctrica (bateria, célula solar)

Tubos e tampas de silicone

Copos de 30 ml e recipientes interiores (ver Anexo 2)

Cabos com conectores

Actuadores (Motores, LEDs, carro, etc.)

Sabia que...

A electrólise da água é o principal método de geração de oxigénio a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS). A água é recolhida da urina, águas residuais e condensação e dividida em oxigénio e hidrogénio no Sistema de Geração de Oxigénio (OGS).

As matrizes solares do tamanho do campo de futebol da estação são a fonte de energia. Um sistema semelhante poderia ser utilizado na Lua.

Palavras-chave:

Química, Recursos da sala de aula, Lua, Física, Ciência, Secundário